数字孪生
物理实体的实时数字化映射与模拟系统
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历史版本
数字孪生（Digital Twin）或数字双胞胎，[1]最早被称为“镜像空间模型”（Mirrored Spaces Model）[2]，是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。[6]通过创建一个物理实体或过程的数据化映射，数字孪生能够实时监控和模拟其性能，从而优化系统的可靠性、可用性和总体效能。[7][8][9]因此它具有实时监控、便于创新、精确度高的测量和预测、经验的数字化、提高性能以及加快生产时间等特点。[3][5]
数字孪生概念模型最早在2003年由密歇根大学迈克尔·格雷夫斯（Michael Grieves）教授提出。[2]2011年3月，美国空军研究实验室结构力学部门的一次演讲中首次明确提到了数字孪生这个词汇。[10]从2014年开始，工业产品和设备变得更智能，数字孪生覆盖整个产品生命周期，形态和概念不断丰富。[3]2015年，研究机构和企业纷纷启动数字孪生相关研究，[2]以实现物理工厂与虚拟工厂的交互融合，推动智能制造。[11]2021年，中兴通讯发布了“中兴开物AR点云数字孪生平台”。利用点云算法快速构建数字化现实世界模型，并统一管理接口能力并对外开放。[12]
数字孪生技术以建模仿真为核心，[4]并集成了物联网、[13]云计算、边缘计算[14]及大数据技术[15]，其体系架构包括数据保障层[16]、建模计算层[17]、功能模块层[18]和沉浸式体验层等四个层面。[19]随着数字孪生概念的丰富，数字孪生的应用范围也随之扩大，车间[20]、教学[21]、物流[22]、医疗、仓库、驾车机以及城市等方面都有数字孪生技术的运用。[14]未来，数字孪生将趋向于拟实化、全生命周期化和集成化[23]的发展。然而，虚拟模型的构建和数据准确性的提升仍是其面临的主要技术挑战。[24]